光源組件和光源裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的各實(shí)施例提供了一種光源組件和光源裝置,其中該光源組件包括:第一光源,被配置為發(fā)射第一波長的光;導(dǎo)光元件,被配置為接收所述第一光源所發(fā)射的光;二向色濾光膜層,被配置為透射從所述導(dǎo)光元件出射的所述第一波長的光;以及波長轉(zhuǎn)換材料層,被配置為接收從所述二向色濾光膜層透射的所述第一波長的光,并且將所接收的第一波長的光轉(zhuǎn)換為第二波長的光;其中,所述二向色濾光膜層還被配置成反射所述第二波長的光。利用本實(shí)用新型的光源組件,可以使得出光強(qiáng)度大幅度地提高,并且使得熱量得以有效地控制。
【專利說明】
光源組件和光源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的各實(shí)施方式涉及發(fā)光領(lǐng)域,更具體地涉及一種光源組件和光源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,市面上的光源種類繁多,按發(fā)光形式通常可以分為熱輻射光源、氣體放電光源和電致發(fā)光光源3類。這幾種光源各有優(yōu)缺點(diǎn)。例如,傳統(tǒng)的熱輻射光源比如白熾燈、以及氣體放電光源比如超高壓汞燈、氙燈、鈉燈盡管亮度高,但是壽命短、效率低、發(fā)熱量大,不是一種綠色環(huán)保的光源。
[0003]電致發(fā)光光源中的固態(tài)光源如激光光源、LED光源廣泛應(yīng)用于多個(gè)場合,如照明、顯示、表演等。其中,激光光源具備高亮度、色域廣等特征,但是由于其線寬窄,導(dǎo)致存在散斑和有較差的顯色性,且價(jià)格昂貴,限制了其應(yīng)用范圍。LED光源作為一種長壽命、無污染、高效率的固態(tài)光源,由于其較低的亮度,目前大多應(yīng)用于泛光照明領(lǐng)域,在聚光照明領(lǐng)域,如用于投影顯示的光源、用于光束燈的光源,還較少應(yīng)用。
[0004]此外,藍(lán)色激光激發(fā)綠色和紅色熒光粉也可以產(chǎn)生高亮度的白光光源,但是在這種情況下,都是采用了熒光粉旋轉(zhuǎn)片,利用旋轉(zhuǎn)片的高速旋轉(zhuǎn)降低熒光粉層溫度,防止出現(xiàn)溫度猝滅。
[0005]因此,期望獲得在以上的某些方面有所改進(jìn)的光源組件和光源裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的光源組件和光源裝置。其充分利用導(dǎo)光元件、二向色濾光膜層的特點(diǎn),使得發(fā)光亮度得以改善。特別地,結(jié)合光腔的技術(shù)設(shè)計(jì),使得發(fā)光売度得到大幅的提聞,從而可以僅依據(jù)例如LED光源而獲得聞売度的光源裝置。同時(shí),本申請結(jié)合導(dǎo)光元件的散熱裝置設(shè)計(jì)可以使得整個(gè)光源組件的熱量得到很好的控制。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面,提供了一種光源組件,包括:
[0008]第一光源,被配置為發(fā)射第一波長的光;
[0009]導(dǎo)光元件,被配置為接收所述第一光源所發(fā)射的光;
[0010]二向色濾光膜層,被配置為透射從所述導(dǎo)光元件出射的所述第一波長的光;以及
[0011]波長轉(zhuǎn)換材料層,被配置為接收從所述二向色濾光膜層透射的所述第一波長的光,并且將所接收的第一波長的光轉(zhuǎn)換為第二波長的光;
[0012]其中,所述二向色濾光膜層還被配置成反射所述第二波長的光。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0014]光腔,被配置成使得大部分所述第二波長的光在經(jīng)過多次反射之后,經(jīng)由所述光腔的出光口輸出。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0016]所述二向色濾光膜層被配置成向所述光腔內(nèi)反射所述第二波長的光。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0018]所述導(dǎo)光元件具有入射表面和出射表面,所述入射表面大于所述出射表面。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0020]所述光腔包括上表面和下表面,所述下表面用于接收經(jīng)所述波長轉(zhuǎn)換材料層轉(zhuǎn)換后的第二波長的光,所述出光口設(shè)置于所述上表面上。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0022]所述出光口的面積與所述光腔的總表面積之比不超過預(yù)定閾值。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,所述第一光源位于所述光腔的第一側(cè)面方向。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0025]第二光源,所述第二光源位于所述光腔的第二側(cè)面方向。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0027]所述第一側(cè)面方向與所述第二側(cè)面方向的方向相反。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,
[0029]所述第二光源發(fā)射第一波長的光。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0031]光學(xué)組件,所述光學(xué)組件與所述第二光源相關(guān)聯(lián)并且被配置為將所述第二光源所發(fā)射的光經(jīng)由所述光腔的出光口入射到所述光腔中。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中所述光學(xué)組件包括準(zhǔn)直光學(xué)元件、匯聚光學(xué)元件和二向色濾光元件。
[0033]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0034]第三光源,所述第三光源位于所述光腔的第三側(cè)面方向,所述第三側(cè)面方向與所述第一側(cè)面方向垂直。
[0035]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0036]位于所述光腔的其他側(cè)面方向上的多個(gè)其他光源,從而使得所述光腔能夠從多個(gè)側(cè)面分別接收來自所述多個(gè)其他光源中的相應(yīng)光源的光。
[0037]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括:
[0038]散熱裝置,其被配置為與所述導(dǎo)光元件的側(cè)面熱接觸。
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面,提供了一種光源裝置,包括根據(jù)以上所述任意一項(xiàng)所述的光源組件。
[0040]根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面,提供一種發(fā)光方法,包括,
[0041]將導(dǎo)光元件布置在第一光源的下游,從而接收所述第一光源發(fā)射的第一波長的光;
[0042]將二向色濾光膜層布置在所述導(dǎo)光元件的下游,其中所述二向色濾光膜層(40)被配置成透射從所述導(dǎo)光元件導(dǎo)出的所述第一波長的光;以及
[0043]將波長轉(zhuǎn)換材料層布置在所述二向色濾光膜層的下游,其中所述波長轉(zhuǎn)換材料層適于接收來自所述二向色濾光膜層的所述第一波長的光,并且將接收的所述第一波長的光轉(zhuǎn)換為第二波長的光;
[0044]其中,所述二向色濾光膜層還被配置成反射所述第二波長的光。
[0045]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括:
[0046]將光腔布置所述二向色濾光膜層的下游,所述光腔適于接收所述第二波長的光,并且使得大部分所述第二波長的光在所述光腔內(nèi)進(jìn)行多次反射后,經(jīng)由所述光腔的出光口輸出。
[0047]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,其中,所述第一光源被布置在所述光腔的第一側(cè)面方向上,所述方法還包括,
[0048]將多個(gè)其他光源分別布置在所述光腔的多個(gè)側(cè)面方向上,從而使得所述光腔從多個(gè)側(cè)面分別接收來自所述多個(gè)其他光源中的相應(yīng)光源的光。
[0049]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例,還包括,
[0050]將散熱裝置與導(dǎo)光元件的側(cè)壁熱接觸,以便將熱從所述導(dǎo)光元件中導(dǎo)出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051 ] 在附圖中,相似/相同的附圖標(biāo)記通常貫穿不同視圖而指代相似/相同的部分。附圖并不必按比例繪制,而是通常強(qiáng)調(diào)對本實(shí)用新型的原理的圖示。在附圖中:
[0052]圖1示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖;
[0053]圖2示意性示出了圖1所示的光源組件中的光腔的結(jié)構(gòu)圖;
[0054]圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的第一變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖;
[0055]圖4示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的第二變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖;
[0056]圖5示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖;
[0057]圖6示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖;
[0058]圖7示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的第一變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖;以及
[0059]圖8示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的第二變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]以下將參考附圖對本申請的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0061]圖1示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所不,光源組件100可以包括第一光源10、導(dǎo)光兀件30、二向色濾光膜層40和波長轉(zhuǎn)換材料層50。
[0062]第一光源10,被配置為發(fā)射第一波長的光。導(dǎo)光兀件30,被配置為接收第一光源10所發(fā)射的第一波長的光。這里,第一光源10可以例如為LED芯片的固態(tài)光源,第一光源10發(fā)射的光經(jīng)由導(dǎo)光元件30的入射面折射進(jìn)入導(dǎo)光元件30。
[0063]為了減少光能損失以及光學(xué)擴(kuò)展量在傳輸中的損失,第一光源10的發(fā)光表面的尺寸可以與導(dǎo)光元件30的入射面的尺寸一致,而且第一光源10的發(fā)光表面可以與導(dǎo)光元件30的入射面緊密接觸。
[0064]導(dǎo)光兀件30沿著光傳輸方向延伸一定長度,例如延伸長度1mm?60_。導(dǎo)光兀件30的所有面均為光學(xué)拋光面,其具有上表面、下表面和側(cè)表面。
[0065]這里,下表面為導(dǎo)光元件30的入射面,例如LED芯片所發(fā)射的光可以經(jīng)由該下表面進(jìn)入導(dǎo)光元件30。為了進(jìn)一步促進(jìn)導(dǎo)光元件30的入射面的光入射,可以在導(dǎo)光元件30的入射面鍍增透膜20。
[0066]導(dǎo)光元件30的側(cè)表面可以設(shè)置有反射膜層,從而使得光沿著導(dǎo)光元件30的側(cè)表面進(jìn)行全反射。該反射膜層可以為金屬膜層或者介質(zhì)膜層。經(jīng)由導(dǎo)光元件30的側(cè)表面全反射的光從導(dǎo)光兀件30的上表面,即出射面出射。
[0067]導(dǎo)光兀件30可以為實(shí)心或空心的光傳輸兀件,形狀可以為成長方體、圓柱或者拋物面的形狀等,其中拋物面形狀的導(dǎo)光元件30例如可以為復(fù)合拋物面聚光器(compoundparabolic concentrator 或者 CPC)。
[0068]導(dǎo)光兀件的材料可以是任何適合導(dǎo)光的材料。
[0069]導(dǎo)光元件30的出射面上設(shè)置有二向色濾光膜層40,二向色濾光膜層40的上面設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換材料層50。二向色濾光膜層40被設(shè)計(jì)成允許透過從第一光源10所發(fā)射的經(jīng)由導(dǎo)光元件30出射的第一波長的光,但是反射經(jīng)波長轉(zhuǎn)換材料層50轉(zhuǎn)換的第二波長的光。
[0070]波長轉(zhuǎn)換材料層50可以包括散布于層中的波長轉(zhuǎn)換材料。該波長轉(zhuǎn)換材料可以例如為熒光粉材料、量子點(diǎn)材料。熒光粉材料可以例如為硅酸鹽熒光粉、鋁酸鹽熒光粉、YAG熒光粉、紅色氮化物熒光粉等。量子點(diǎn)材料可以例如為ZnSe、CdS、CdSe等。
[0071]波長轉(zhuǎn)換材料可以以顆粒的形式散布于例如樹脂的膠層中,該膠層可以覆蓋在二向色濾光膜層40的上面,從而與二向色濾光膜層40緊密接觸。波長轉(zhuǎn)換材料層或者膠層50的厚度可以例如為ΙΟμ--?100 μ m。
[0072]—般而言,上述第一波長適合作為短的波長激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料層50以便產(chǎn)生波長更長的第二波長。另外,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,由于上述二向色濾光膜層40被設(shè)計(jì)成適合透射經(jīng)由導(dǎo)光元件30出射的第一波長的光,但是反射經(jīng)波長轉(zhuǎn)換材料層50轉(zhuǎn)換的第二波長的光,這使得本實(shí)用新型的光源組件能夠獲得更多的前向發(fā)射的第二波長的光。這對于目標(biāo)在于獲得更多第二波長的光的光源組件而言無疑是非常有利地。
[0073]進(jìn)一步地,本實(shí)用新型的光源組件100還進(jìn)一步包括光腔60,光腔60位于波長轉(zhuǎn)換材料層50的下游,例如光腔60可以緊接著位于波長轉(zhuǎn)換材料層50之上,用于接收從波長轉(zhuǎn)換材料層50出射的光。光腔60的結(jié)構(gòu)是適于使得大部分第二波長的光在光腔60內(nèi)多次反射的結(jié)構(gòu)。
[0074]光腔60的形狀可以為長方體、圓柱、棱柱或者其他形狀。例如,圖2示意性地示出了長方體形狀的光腔60。
[0075]光腔60可以包括下表面,上表面和側(cè)面,其中上表面與下表面相對設(shè)置,側(cè)面為全反射面,用于全反射入射在其上的光。光腔60的所有面均可以為拋光的光學(xué)面。光腔60的下表面可以與波長轉(zhuǎn)換材料層50緊密接觸,尺寸與之相適應(yīng),用于接收從波長轉(zhuǎn)換材料層50出射的光。為了促進(jìn)光腔60對光的接收,還可以光腔60的下表面上鍍增透膜。另夕卜,由于二向色濾光膜層40結(jié)合波長轉(zhuǎn)換材料層50位于光腔60的下表面,二向色濾光膜層40由此可以向光腔60內(nèi)反射第二波長的光,這有益地增加了在光腔60內(nèi)第二波長的光的數(shù)量。
[0076]圖2示出了光腔為長方體的結(jié)構(gòu),如圖2所示,該上表面可以分為第一區(qū)域61和第二區(qū)域62,該第一區(qū)域61仍然為全反射面或者適于使得第二波長的光在光腔60內(nèi)全反射的二向色濾光膜;第二區(qū)域62為光腔60的出光口,用于使得光腔60內(nèi)的光輸出。為了促進(jìn)光腔60內(nèi)的光輸出,可以在第二區(qū)域62設(shè)置增透膜。
[0077]第二區(qū)域62的形狀可以為圓形、正方形或者任意其他形狀。第二區(qū)域62的位置可以在光腔62的上表面的中心、邊緣或者其他任意位置。
[0078]特別地,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際出光需要,設(shè)計(jì)第二區(qū)域62和第一區(qū)域62的面積比R,以控制從光腔60輸出的光。該面積比R可以小于預(yù)定閾值,例如,該預(yù)定閾值可以為小于1: 5、1: 1U: 20或1: 30等。
[0079]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,通過控制上述面積比R,可以控制光在光腔60內(nèi)的反射次數(shù),從而控制光腔60的出光強(qiáng)度。具體地,面積比R越小,意味著光腔60的出光口相對越小,光在光腔60內(nèi)反射的次數(shù)相對越多,則在光腔60內(nèi)積聚的光越多,從光腔60的出光口出射的光強(qiáng)度越大。反之,面積比R越大,意味著光腔60的出光口相對越大,光在光腔60內(nèi)反射的次數(shù)相對越少,從光腔60的出光口出射的光強(qiáng)度越小。
[0080]由此,通過上述光腔60的設(shè)計(jì),可以從光腔60輸出數(shù)倍于第一光源10所發(fā)射光的光強(qiáng)度。
[0081]盡管上面示出了光腔60的出光口位于光腔60的上表面,但是光腔60的出光口可以位于光腔的除下表面之外的其他任何區(qū)域,比如光腔60的側(cè)表面。同樣地,如果期望獲得提高的光強(qiáng)度的出射光,光腔60的出光口必須設(shè)計(jì)地充分小,例如限定出光口的面積相對于光腔60的整個(gè)表面積之比小于預(yù)定閾值,例如,該預(yù)定閾值可以為1: 30、1: 60、I: 120 或 1: 180 等。
[0082]另外,可以從另一個(gè)角度來定義本實(shí)用新型所要求的光腔的結(jié)構(gòu)。例如,本實(shí)用新型的光腔的結(jié)構(gòu)可以是被設(shè)計(jì)成使得大部分第二波長的光在其內(nèi)進(jìn)行多次反射,然后經(jīng)由出光口出射的結(jié)構(gòu)。其中,大部分第二波長的光可以例如為大于50 %的第二波長的光,優(yōu)選地,大于 60%、70%、80%、90%、95%、甚至是 99% 的光。
[0083]從光腔60的出光口輸出的光可以直接作為本實(shí)用新型的光源組件100的出射光。盡管如此,本實(shí)用新型的光源組件100還可以包括其他的光學(xué)元件,例如聚光透鏡等以便進(jìn)一步對從光腔60輸出的光進(jìn)行聚光或者整形,然后進(jìn)行最終輸出,這進(jìn)一步提高了發(fā)光亮度。
[0084]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,由于上述二向色濾光膜層40、波長轉(zhuǎn)換材料層50以及特別是光腔60的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),本實(shí)用新型的光源組件100可以輕易地獲得至少數(shù)倍于第一光源10所發(fā)射的初始光的發(fā)光亮度,從而即便在第一光源10例如為LED的固態(tài)光源的情況下,也可以從光腔60輸出的高亮度的光。
[0085]如上所述,本實(shí)用新型的光源組件可以產(chǎn)生高亮度的光,然而,其同時(shí)將產(chǎn)生大量的熱。如果這些熱不能及時(shí)導(dǎo)出,其可能導(dǎo)致例如LED光源的壽命降低,并且可能導(dǎo)致波長轉(zhuǎn)換材料的溫度猝滅等。
[0086]為了促進(jìn)本實(shí)用新型的光源組件的熱導(dǎo)出,可以選擇本實(shí)用新型的導(dǎo)光元件30不僅適合于導(dǎo)光,而且適合于導(dǎo)熱。這樣的導(dǎo)熱且導(dǎo)光元件例如可以為導(dǎo)熱的透明陶瓷、藍(lán)寶石、YAG晶體和石英等。由此,整個(gè)光源組件100所產(chǎn)生的熱可以經(jīng)由導(dǎo)熱導(dǎo)光元件30的側(cè)表面釋放到周圍環(huán)境中。
[0087]更進(jìn)一步地,光源組件100還可以包括散熱裝置70,散熱裝置70例如可以部分或者全部環(huán)繞導(dǎo)光元件30的側(cè)壁布置。例如,散熱裝置70可以由諸如銅或鋁等金屬制成,其可以被構(gòu)造成直接緊密貼合導(dǎo)光元件30的側(cè)壁。
[0088]另外,散熱裝置70還可以經(jīng)由導(dǎo)熱介質(zhì)與導(dǎo)光元件30的側(cè)壁緊密結(jié)合。例如,導(dǎo)熱介質(zhì)可以為導(dǎo)熱硅脂、銦箔、低熔點(diǎn)金屬薄膜、導(dǎo)熱石墨或者導(dǎo)熱硅膠墊等。
[0089]散熱裝置70還可以為流體介質(zhì),例如水等冷卻液。該流體介質(zhì)例如可以直接與導(dǎo)光元件30的側(cè)壁接觸。
[0090]通過上述對散熱裝置70的描述,本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解,本實(shí)用新型的散熱裝置70包圍導(dǎo)光元件30的設(shè)計(jì)有利地增加了散熱接觸面積,大幅度地提高了散熱性能,防止了波長轉(zhuǎn)換材料的溫度猝滅并且延長了 LED芯片的壽命,而且圍繞導(dǎo)光元件的側(cè)壁的設(shè)計(jì)使得整個(gè)光源組件的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0091]圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的第一變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0092]圖3的光源組件的結(jié)構(gòu)類似于圖1的光源組件的結(jié)構(gòu),其不同之處在于導(dǎo)光元件30以及相適配的散熱裝置70的形狀不同。如圖3所示,導(dǎo)光元件30的截面形狀為梯形,其特點(diǎn)在于用于接收光的下表面(即入射面)大于上表面(即出射面)。這樣的設(shè)計(jì)可以使得來自第一光源10的光在導(dǎo)光元件30的出射面進(jìn)行匯聚,從而進(jìn)一步增強(qiáng)了最終的出光強(qiáng)度。
[0093]散熱裝置70圍繞導(dǎo)光元件30的四周進(jìn)行布置,其表面熱接觸導(dǎo)光元件30的側(cè)壁??梢钥闯觯瑢?dǎo)光元件30的整個(gè)側(cè)壁均作為散熱表面以將熱量擴(kuò)散到散熱裝置70,這有利的促進(jìn)了光源組件100中的熱量的排出。另外,散熱裝置70的形狀匹配導(dǎo)光裝置的形狀,使得兩者的結(jié)合形成規(guī)則的形狀,這使得光源組件的結(jié)構(gòu)更加的緊湊和美觀。
[0094]圖4示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的第二變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0095]圖4的光源組件的結(jié)構(gòu)也類似于圖1的光源組件的結(jié)構(gòu),其不同之處同樣在于導(dǎo)光元件30以及相適配的散熱裝置70的形狀不同。如圖4所示,導(dǎo)光元件30的截面形狀為復(fù)合拋物面聚光器(CPC)的形狀,其特點(diǎn)在于用于接收光的下表面(即入射面)大于上表面(即出射面)以復(fù)合拋物面的設(shè)計(jì)。其中,復(fù)合拋物面的設(shè)計(jì)使得光更加容易匯聚在出射面上,由此進(jìn)一步增加了出光面的出光強(qiáng)度。
[0096]散熱裝置70同樣圍繞導(dǎo)光元件30的四周進(jìn)行布置,其表面熱接觸導(dǎo)光元件30的側(cè)壁。可以看出,導(dǎo)光元件30的整個(gè)側(cè)壁均作為散熱表面以將熱量擴(kuò)散到散熱裝置70,這有利的促進(jìn)了光源組件100中的散熱的排出。另外,散熱裝置70的形狀匹配導(dǎo)光裝置的形狀,使得兩者的結(jié)合形成規(guī)則的形狀,這使得光源組件的結(jié)構(gòu)更加的緊湊和美觀。
[0097]盡管本實(shí)用新型在圖1、圖3和圖4給出了導(dǎo)光元件30和散熱裝置70的示例形狀和匹配設(shè)計(jì),但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,所示出的形狀和匹配僅僅是示例,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用其他的導(dǎo)光元件形狀和其他的散熱裝置形狀設(shè)計(jì)。
[0098]圖5示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖。
[0099]圖5的光源組件200的部分結(jié)構(gòu)類似于本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的光源組件100,其不同之處在于光源組件200還包括用于發(fā)射第三波長的第二光源10’以及相應(yīng)的光學(xué)組件80、90和81,該光學(xué)組件用于將來自第二光源10’的第三波長的光入射到光腔60中。
[0100]如圖5所不,第二光源10’相對于第一光源10相向布置,從而使得第二光源10’和第一光源10的出光方向相反?;蛘哒f,第二光源10’位于光腔60的另一個(gè)側(cè)面方向,該另一側(cè)面方向與第一光源所在的光腔的側(cè)面方向相反。
[0101]光學(xué)組件80、90和81與第二光源10’相關(guān)聯(lián),其例如可以包括準(zhǔn)直光學(xué)元件80、二向色濾光元件90和匯聚光學(xué)元件81。其中,來自第二光源10’的光被準(zhǔn)直光學(xué)元件80轉(zhuǎn)換為平行光,并且該平行光透射通過二向色濾光元件90,然后經(jīng)由匯聚光學(xué)元件81入射到光腔60中。其中,二向色濾光元件90可以相對于光腔60的出光方向傾斜布置,例如以傾斜45度進(jìn)行布置。
[0102]根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì),該第二光源10’可以發(fā)射第三波長等于第一波長的光。此時(shí),第二光源10’所發(fā)射的第一波長可以經(jīng)由上述光學(xué)組件80、90和81入射到光腔60中。
[0103]在光腔60的上表面的第一區(qū)域61為二向色濾光膜(參見前面討論)的情況下,可以將入射的光匯聚到光腔60的上表面的任何位置,從而使得該第一波長的光從光腔60的上表面的任何位置進(jìn)入光腔60 ;而在光腔60的上表面的第一區(qū)域61為全反射膜(參見前面討論)的情況下,可以僅將入射的光匯聚到光腔60的出光口 62上,從而使得光經(jīng)由該出光口 62進(jìn)入光腔中。
[0104]如前所述,波長轉(zhuǎn)換材料層50和二向色濾光膜層40位于光腔60的下表面。當(dāng)?shù)诙庠?0’所發(fā)射的第一波長的光經(jīng)由光腔的上表面進(jìn)入光腔60后,將首先被直接或間接引導(dǎo)到波長轉(zhuǎn)換材料層50上。然后,波長轉(zhuǎn)換材料層50將第二光源10’所發(fā)射的第一波長的光也轉(zhuǎn)換成第二波長的光,進(jìn)一步地,由于二向色濾光膜層40對于該第二波長的光的反射設(shè)計(jì),該第二波長的光將被反射回光腔60中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,由此光腔60中特別是第二波長的光的數(shù)量將得到顯著增加。
[0105]大部分第二波長的光在光腔60中經(jīng)過多次反射將從出光口,例如圖2所示的出光口 62出射。在該第二實(shí)施例中,從光腔60的出光口出射的光將經(jīng)由匯聚光學(xué)元件81入射到傾斜設(shè)置的二向色濾光元件90上,而該二向色濾光元件90將反射入射在其上的光作為整個(gè)光源組件的輸出光。
[0106]從上面的描述可知,兩個(gè)光源10和10’可以一起對整個(gè)光源組件的輸出作出貢獻(xiàn)。與僅具有一個(gè)光源10的第一實(shí)施例相比,引入了第二光源10’的光源組件將更加顯著地增加出射光的發(fā)光亮度。
[0107]圖6示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的光源組件的結(jié)構(gòu)圖。
[0108]其中,光源組件300示意性地示出3組類似于第一實(shí)施例中的光源組件100的光源結(jié)構(gòu),這3組光源結(jié)構(gòu)分別位于光腔60的三個(gè)側(cè)面。其中,第一組光源結(jié)構(gòu)位于光腔60的一個(gè)側(cè)面(圖中示出為下側(cè)),其包括光源10、導(dǎo)光元件30、二向色濾光膜層40和波長轉(zhuǎn)換材料層50 ;第二組光源結(jié)構(gòu)位于光腔60的另一個(gè)側(cè)面(圖中示出為左側(cè)),其包括光源10’、導(dǎo)光兀件30’、二向色濾光膜層40’和波長轉(zhuǎn)換材料層50’ ;第三組光源結(jié)構(gòu)位于光腔60的又一側(cè)面(圖中示出為右側(cè)),其包括光源10”、導(dǎo)光元件30”、二向色濾光膜層40”和波長轉(zhuǎn)換材料層50”。
[0109]參照第一實(shí)施例中描述的,導(dǎo)光元件30,30’,30”分別接收來自光源10,10’,10”的光,二向色濾光膜層40,40’,40”分別透射經(jīng)由導(dǎo)光元件30,30’,30”出射的光并且反射經(jīng)由波長轉(zhuǎn)換材料層50,50 ’,50 ”轉(zhuǎn)換的光。
[0110]在本實(shí)施例中,這三組光源結(jié)構(gòu)可以完全相同,其中,光源10,10’,10”均可以發(fā)射第一波長的光,波長轉(zhuǎn)換材料層50, 50’,50”均可以適于將該第一波長的光轉(zhuǎn)換成第二波長的光。在另外的實(shí)施例中,這三組光源結(jié)構(gòu)可以有所不同。
[0111]光腔60作為唯一的光腔位于這三組光源結(jié)構(gòu)之間,其適于分別經(jīng)由其三個(gè)側(cè)面接收來自這三組光源結(jié)構(gòu)輸出的光,其中這三個(gè)側(cè)面分別作為光腔的光入射面。類似于第一實(shí)施例中的光腔60,光腔60的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成適于使得大部分光在光腔中經(jīng)過多次反射之后,從光腔中輸出。
[0112]為了從光腔60輸出光,可以光腔60的除了上述3個(gè)側(cè)面之外的一個(gè)側(cè)面上設(shè)置出光口。如圖6所示,該出光口可以設(shè)置于光腔60的上表面。除了上述光入射面以及出光口之外,光腔60的其他表面可以為全反射膜或者為二向色濾光膜,由此使得大部分光在光腔60中經(jīng)過多次反射之后經(jīng)由從光腔60的出光口輸出。
[0113]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,由于這三組光源結(jié)構(gòu)對于光輸出的共同貢獻(xiàn),將使得從光腔60輸出的光強(qiáng)度得以大幅提高。例如,相比于單個(gè)光源結(jié)構(gòu)的光源組件100,具有三組光源結(jié)構(gòu)的光源組件300將產(chǎn)生大約3倍的光強(qiáng)度。
[0114]另外,盡管圖6中示出了 3組光源結(jié)構(gòu)位于光腔60的三個(gè)側(cè)面,但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,還可以布置更多或更少的光源結(jié)構(gòu)在光腔60的多個(gè)側(cè)面。
[0115]例如,在光腔60為長方體或立方體的情況下,可以僅在光腔60的2個(gè)側(cè)面方向布置上述光源結(jié)構(gòu);或者,可以在光腔60的4個(gè)或5個(gè)側(cè)面方向布置上述光源結(jié)構(gòu)。
[0116]更進(jìn)一步地,結(jié)合第二實(shí)施例中的第二光源10’的布置方式甚至可以在長方體或立方體光腔60的6個(gè)側(cè)面均布置上述光源結(jié)構(gòu)。
[0117]又例如,在光腔60例如為多面棱柱體的情況下,多個(gè)光源結(jié)構(gòu)可以布置在多面棱柱體的多個(gè)側(cè)面方向。
[0118]同樣地,為了散熱,可以圍繞各個(gè)導(dǎo)光元件30,30’,30”部分或者全部地布置散熱裝置70,散熱裝置的尺寸匹配附近的導(dǎo)光元件30,30’,30”的尺寸。如圖6所示,散熱裝置70的布置可以使得整個(gè)光源組件300的結(jié)構(gòu)非常規(guī)則且緊湊。
[0119]圖7示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的第一變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0120]圖7的光源組件的結(jié)構(gòu)類似于圖6的光源組件的結(jié)構(gòu),其也具有位于光腔60的三個(gè)側(cè)面的3組光源結(jié)構(gòu),但不同之處在于導(dǎo)光元件30,30’,30”以及相適配的散熱裝置70的形狀有所不同。如圖7所示,導(dǎo)光元件30的截面形狀為梯形,其特點(diǎn)在于用于接收光的下表面(即入射面)大于上表面(即出射面)。這樣的設(shè)計(jì)可以使得來自光源10,10’,10”的光在導(dǎo)光元件30,30’,30”的出射面進(jìn)行匯聚,從而進(jìn)一步增強(qiáng)了最終的出光強(qiáng)度。
[0121]散熱裝置70部分或者全部地圍繞導(dǎo)光元件30,30’,30”的四周進(jìn)行布置,其表面熱接觸導(dǎo)光元件30,30’,30”的側(cè)壁。可以看出,導(dǎo)光元件30,30’,30”的整個(gè)側(cè)壁均可以作為散熱表面以將熱量擴(kuò)散到散熱裝置70,這有利地促進(jìn)了光源組件300中的熱量的排出。另外,散熱裝置70的形狀匹配導(dǎo)光裝置的形狀,使得兩者的結(jié)合形成規(guī)則的形狀,這使得光源組件的結(jié)構(gòu)更加的緊湊和美觀。
[0122]同樣地,圖7的光源組件也進(jìn)一步適合更多或更少的上述光源結(jié)構(gòu)。
[0123]圖8示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的第二變形實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0124]圖8的光源組件的結(jié)構(gòu)也類似于圖6的光源組件的結(jié)構(gòu),其也具有位于光腔60的三個(gè)側(cè)面的3組光源結(jié)構(gòu),但不同之處也在于導(dǎo)光元件30,30’,30”以及相適配的散熱裝置70的形狀不同。如圖8所示,導(dǎo)光元件30,30’,30”的截面形狀為復(fù)合拋物面聚光器(CPC)的形狀,其特點(diǎn)在于用于接收光的下表面(即入射面)大于上表面(即出射面),側(cè)面為復(fù)合拋物面的設(shè)計(jì)。其中,復(fù)合拋物面的設(shè)計(jì)使得光更加容易匯聚在出射面上,由此增加了出光面的出光強(qiáng)度。
[0125]散熱裝置70同樣部分或者全部地圍繞導(dǎo)光元件30,30’,30”的四周進(jìn)行布置,其表面熱接觸導(dǎo)光元件30,30’,30”的側(cè)壁。可以看出,導(dǎo)光元件30,30’,30”的整個(gè)側(cè)壁均可以作為散熱表面以將熱量擴(kuò)散到散熱裝置70,這有利的促進(jìn)了光源組件300中的熱量的排出。另外,散熱裝置70的形狀匹配導(dǎo)光裝置的形狀,使得兩者的結(jié)合形成規(guī)則的形狀,這使得光源組件的結(jié)構(gòu)更加的緊湊和美觀。
[0126]同樣地,圖8的光源組件也進(jìn)一步適合更多或更少的上述光源結(jié)構(gòu)。
[0127]上面已經(jīng)通過圖1-圖8示例性地描繪了本申請的高亮度光源組件的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,通過本申請的該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以輕易地實(shí)現(xiàn)數(shù)倍、甚至數(shù)十倍以上的光源強(qiáng)度,而同時(shí)利用本申請的散熱裝置設(shè)計(jì)可以有效地導(dǎo)出熱量,延長了器件的使用壽命。
[0128]此外,盡管上面描繪了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),但本申請還可以涉及實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的方法。具體地,該方法例如可以至少包括以下步驟:
[0129]步驟1,將導(dǎo)光元件布置在第一光源的下游,用于接收第一光源所發(fā)射的第一波長的光;
[0130]步驟2,將二向色濾光膜層布置在導(dǎo)光元件的下游,用于接收從導(dǎo)光元件出射的光,該二向色濾光膜被配置成允許透射第一波長的光;
[0131]步驟3,將波長轉(zhuǎn)換材料層布置在二向色濾光膜層的下游,以接收來自二向色濾光膜層的光,并且將所接收的第一波長的光轉(zhuǎn)換為第二波長的光。特別地,該二向色濾光膜層適于反射第二波長的光。
[0132]進(jìn)一步地,該方法還可以包括以下步驟:
[0133]將光腔布置在二向色濾光膜層的下游,該光腔適于接收第二波長的光,并且使得大部分第二波長的光在光腔內(nèi)進(jìn)行多次反射后,經(jīng)由光腔的出光口射出,以實(shí)現(xiàn)光的增強(qiáng)輸出。
[0134]更進(jìn)一步地,該方法還可以包括以下步驟:
[0135]將多個(gè)光源分別布置在光腔的多個(gè)側(cè)面方向,從而使得光腔可以從多個(gè)側(cè)面分別接收來自多個(gè)光源中的相應(yīng)光源的光。
[0136]此外,該方法還可以包括以下步驟:
[0137]將散熱裝置與導(dǎo)光元件的側(cè)壁熱接觸,用于將熱從導(dǎo)光元件中導(dǎo)出。
[0138]本實(shí)用新型的上述方法毫無疑問并不限于上述的方法步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解,根據(jù)本實(shí)用新型的方法與根據(jù)本實(shí)用新型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對應(yīng),因此,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于以上對上述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的描述,獲知相應(yīng)的方法步驟。同樣地,類似于上述對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)描述,基于本實(shí)用新型的方法可以使得光強(qiáng)度得以大幅提高,而同時(shí)使得熱量得到有效地控制。
[0139]雖然已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)說明和描述了本實(shí)用新型,但這些說明和描述應(yīng)被認(rèn)為是說明性的或示例性的而不是限制性的;本實(shí)用新型不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所請求保護(hù)的實(shí)用新型中,通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求可以理解并且實(shí)踐所公開的實(shí)施例的其它變形。
[0140]在權(quán)利要求中,詞語“包括”并不排除其它元件,并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)元件或其它單元可以滿足在權(quán)利要求中闡述的多個(gè)項(xiàng)目的功能。僅在互不相同的實(shí)施例或從屬權(quán)利要求中記載某些特征的僅有事實(shí),并不意味著不能有利地使用這些特征的組合。在不脫離本申請的精神和范圍的情況下,本申請的保護(hù)范圍涵蓋在各個(gè)實(shí)施例或從屬權(quán)利要求中記載的各個(gè)特征任何可能組合。
[0141]在權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)被理解為限制本實(shí)用新型的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光源組件,其特征在于,包括: 第一光源(10),被配置為發(fā)射第一波長的光; 導(dǎo)光元件(30),被配置為接收所述第一光源(10)所發(fā)射的光; 二向色濾光膜層(40),被配置為透射從所述導(dǎo)光元件(10)出射的所述第一波長的光;以及 波長轉(zhuǎn)換材料層(50),被配置為接收從所述二向色濾光膜層(40)透射的所述第一波長的光,并且將所接收的第一波長的光轉(zhuǎn)換為第二波長的光; 其中,所述二向色濾光膜層(40)還被配置成反射所述第二波長的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源組件,其特征在于,還包括: 光腔(60),被配置成使得大部分所述第二波長的光在經(jīng)過多次反射之后,經(jīng)由所述光腔的出光口(62)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源組件,其特征在于,其中, 所述二向色濾光膜層(40)被配置成向所述光腔¢0)內(nèi)反射所述第二波長的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光源組件,其中, 所述導(dǎo)光元件(30)具有入射表面和出射表面,所述入射表面大于所述出射表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光源組件,其特征在于,其中, 所述光腔¢0)包括上表面和下表面,所述下表面用于接收經(jīng)所述波長轉(zhuǎn)換材料層(50)轉(zhuǎn)換后的第二波長的光,所述出光口(62)設(shè)置于所述上表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光源組件,其特征在于,其中, 所述出光口 ¢2)的面積與所述光腔¢0)的總表面積之比不超過預(yù)定閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光源組件,其特征在于,其中,所述第一光源(10)位于所述光腔¢0)的第一側(cè)面方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源組件,其特征在于,還包括, 第二光源(10’),所述第二光源(10’ )位于所述光腔¢0)的第二側(cè)面方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源組件,其特征在于,其中, 所述第一側(cè)面方向與所述第二側(cè)面方向的方向相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光源組件,其中, 所述第二光源(10’ )發(fā)射第一波長的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光源組件,其特征在于,還包括, 光學(xué)組件(80,81,90),所述光學(xué)組件與所述第二光源(10’)相關(guān)聯(lián)并且被配置為將所述第二光源(10’ )所發(fā)射的光經(jīng)由所述光腔¢0)的出光口入射到所述光腔¢0)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光源組件,其特征在于,其中所述光學(xué)組件(80,81,90)包括準(zhǔn)直光學(xué)元件(80)、匯聚光學(xué)元件(81)和二向色濾光元件(91)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光源組件,其特征在于,還包括, 第三光源(10”),所述第三光源(10”)位于所述光腔¢0)的第三側(cè)面方向,所述第三側(cè)面方向與所述第一側(cè)面方向垂直。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源組件,其特征在于,還包括, 位于所述光腔¢0)的其他側(cè)面方向上的多個(gè)其他光源(10’,10”),從而使得所述光腔(60)能夠從多個(gè)側(cè)面分別接收來自所述多個(gè)其他光源中的相應(yīng)光源的光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光源組件,其特征在于,還包括:散熱裝置(70),其被配置為與所述導(dǎo)光元件(30)的側(cè)面熱接觸。
16.一種光源裝置,其特征在于,包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的光源組件。
【文檔編號】F21V29/00GK204143149SQ201420609567
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】郭振揚(yáng) 申請人:郭振揚(yáng)